Publicado en 7 x 24 Magazine Spring 2018
La fibra multimodo sigue siendo el medio óptico más grande del centro de datos para distancias cortas, de hasta 150 metros. Se están implementando backbones de fibra multimodo de 40 y 100G para facilitar la conexión de los servidores 10G y 25G del centro de datos. La fibra multimodo permite el uso de láseres emisores de superficie de la cavidad vertical (del inglés VCSEL) para proporcionar conectividad óptica y soluciones electrónicas sinérgicas y de bajo costo. Se prefieren las fibras multimodo de 50/125 μm optimizadas para láser OM3 y OM4, pero TIA aprobó recientemente una fibra de banda ancha de 50/125 μm (WB MMF) para ser considerada por la industria. La norma ISO/IEC JTC 1/SC 25 aprobó la designación OM5 para su inclusión en el documento ISO/IEC 11801-1 y la TIA se armonizó con el documento ISO/IEC 11801-1 e implementó la nomenclatura OM5. La industria se está moviendo rápidamente, a medida que los estándares de Ethernet 40 y 100G y las variantes de transmisión de fibra multimodo patentadas se vuelven disponibles comercialmente, y admiten fácilmente la transmisión de fibra multimodo estándar a 300 metros y más.
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| Figuras 1 y 2: Distribución de la longitud del canal del centro de datos OM3 y OM4 |
Distancias de conectividad de fibra multimodo del centro de datos
Los estándares de transmisión Ethernet desarrollan pautas basadas en criterios específicos, incluida la viabilidad técnica y comercial. El objetivo principal es brindar soluciones económicas que cumplan con los objetivos de distancia representativos de las longitudes de los canales de conectividad de fibra multimodo implantados. Corning ha rastreado y modelado las longitudes de los canales del centro de datos de conectividad de fibra monomodo y multimodo durante un largo período. Las tendencias han demostrado que a medida que las velocidades de datos han aumentado de 10G a 40G y 100G, la distancia del canal de 100 metros representa aproximadamente del 95 al 90% de las longitudes de los canales OM3/OM4 implantados, como se muestra en las Figuras 1 y 2. En otras palabras, para la gran mayoría de enlaces de centros de datos, una distancia de canal de 100 metros es más que suficiente para satisfacer sus necesidades.
Otra contribución al mayor porcentaje de fibra multimodo a 100 metros fue la canibalización de la conectividad de cobre. Para los centros de datos que operan a 10G y velocidades de datos más altas, la conectividad de cobre se ha relegado a las conexiones de servidor, donde se usa más el cable de cobre twinaxial. Se espera que el cable de cobre twinaxial continúe siendo la interconexión del servidor principal hasta 50G, donde se preferirán las interconexiones ópticas, debido a las limitaciones de distancia que presenta la conectividad de cobre. Los servidores con E/S de 50 G están programados para 2018.
Métodos de conectividad y transmisión de 40G y 100G
Óptica paralela
Cuando el grupo de trabajo de estándares Ethernet 802.3ba se acercó por primera vez a la transmisión de 40G con fibras multimodo, la capacidad de modulación VCSEL de 850 nm no pudo proporcionar una única variante de longitud de onda de 40G. El IEEE eligió la transmisión óptica paralela basándose en la simplicidad de desarrollo y la capacidad de proporcionar una solución confiable y de bajo costo. La óptica paralela se diferencia de la comunicación serial de la fibra óptica dúplex tradicional, ya que los datos se transmiten y reciben simultáneamente en varias fibras ópticas. La óptica paralela 40GBASE-SR4 requiere ocho fibras OM3 u OM4, con transmisión 10G en cada fibra: cuatro fibras (cuatro fibras x 10G/fibra) para transmitir (Tx) y cuatro fibras (cuatro fibras x 10G/fibra) para recibir (Rx). El estándar 802.3ba especifica una distancia máxima de 100/150 metros (OM3/OM4). Los transceptores ópticos 40GeSR4 de rango extendido patentados ahora están disponibles para soportar distancias de hasta 300/400 metros (OM3/OM4). Con los componentes de la solución EDGETM conectados a MTP®, el transceptor de rango extendido 40GeSR4 ofrece hasta 330/550 metros (OM3/OM4).
El 802.3b Ethernet 100GBASE-SR10 también usaba 10G por fibra y requería 20 fibras OM3 u OM4 (10 fibras x 10G/fibra Tx y 10 fibras x 10G/fibra Rx), pero tenía una demanda limitada de la industria. A medida que evolucionó la tecnología VCSEL, las tasas de modulación de 25G estuvieron disponibles. Por lo tanto, actualmente existe la variante de transmisión Ethernet 802.3bm 100GBASE-SR4, que tiene requisitos de conectividad idénticos a los del 40GBASE-SR4. Ver figura 3. El estándar 802.3bm especifica una distancia de 70/100 metros (OM3/OM4). Los transceptores ópticos 100GeSR4 de rango extendido patentados también están disponibles para mantenimiento hasta 200/300 metros (OM3/OM4).
La óptica paralela permite funciones de división, en las que la interfaz MTP del transceptor se puede dividir en múltiples conexiones LC dúplex. Por ejemplo, conexiones dúplex de 40GBASE-SR4 a 4 x 10GBASE-SR.
Multiplexación por división de longitud de onda (del inglés WDM)
La transmisión de fibra Ethernet multimodo dependía de la transmisión de fibra dúplex hasta 10GBASE-SR. Superior a 10G, los VCSEL no podían admitir una solución de fibra dúplex serial de 40G. El grupo de trabajo de Ethernet 802.3ba evaluó WDM y tecnologías paralelas para 40/100G, y seleccionó ópticas paralelas para el estándar, lo que resultaría en implementaciones de 40/100G a corto plazo más rápidas y económicas.
10GBASE-SR es una tecnología basada en estándares largamente implementada que utiliza OM3/OM4. La variante 10GBASE-SR también incluye opciones OM1 y OM2, pero con tracción mínima. Conectividad 10G utilizando cables troncales Corning MTP® EDGE8TM (base-8) de Corning, con un módulo de polaridad universal MTP a LC y/o arnés de polaridad universal MTP a LC que proporciona fácilmente cuatro circuitos de división LC dúplex por conector MTP de 8 fibras. El conector LC dúplex se conecta a los transceptores 10GBASE-SR SFP. Las implementaciones 10GBASE-SR que utilizan cables troncales MTP migran fácilmente a ópticas paralelas 40GBASE-SR4.
La migración de brownfield 10GBASE-SR a 40G en entornos de cableado sin conectividad MTP en el backbone óptico ha llevado a los fabricantes de transceptores a ofrecer transceptores 40G patentados con una interfaz de fibra multimodo dúplex. Se pueden considerar dos variantes patentadas, 40G BiDi y 40G SWDM, que ahora están disponibles comercialmente.
El transceptor 40G BiDi tiene dos canales ópticos 20G, que se transmiten y reciben bidireccionalmente en cada fibra. Esta función da como resultado un ancho de banda agregado de 40 Gbps, con un cable LC dúplex. El transceptor 40G BiDi se especifica hasta 100/150/200 metros en el OM3/OM4/OM5. Con las soluciones EDGE y EDGE8 de Corning, el transceptor BiDi 40G ofrece hasta 100/200/200 metros con conectividad OM3/OM4/OM5. Los transceptores 100G BiDi se lanzaron recientemente al mercado y utilizan la misma conectividad óptica que el 40G BiDi. El 100G BiDi tiene dos canales ópticos de 50G, que se transmiten bidireccionalmente en cada fibra, especificados para distancias de hasta 70/100/150 metros en el OM3/OM4/OM5.
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| Figura 3: Transmisión paralela 40GBASE-SR4 y 100GBASE-SR4 |
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| Figura 4: Cable troncal EDGE8 MTP con módulo de conectividad MTP para 40GBASE-SR4 y 100GBASE-SR44 |
El transceptor 40G SWDM multiplexa cuatro longitudes de onda de 10G que se transmiten codireccionalmente en cada fibra simplex para proporcionar un ancho de banda total de 40G. Ver figura 5. El transceptor 40G SWDM está especificado para admitir hasta 240/350/440 metros en OM3/OM4/OM5. El transceptor SWDM fue diseñado para operar principalmente a través de fibra OM3/OM4 en centros de datos industriales existentes. Los transceptores 100G SWDM se lanzaron recientemente al mercado y están especificados para distancias de 70/100/150 metros en OM3/OM4/OM5. Los transceptores 100G SWDM4 alcanzan una velocidad de datos agregada de 100G, utilizando cuatro longitudes de onda de 25G. Ni SWDM ni BiDi tienen capacidad de funciones de división de puertos soportados por ópticas paralelas.
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| Figura 5: Transmisión SWDM 40G |
Resumen
La conectividad de fibra multimodo continúa brindando soluciones de centro de datos confiables y de bajo costo. Con base en los ahorros esperados en la conectividad de fibra y los transceptores, se espera que para las implementaciones de 40 y 100G, los casos de uso de fibra/transceptores multimodo se muestren en la Tabla 1 a continuación. Como muestran los datos históricos de implementación, el 90% de los canales OM3/OM4 en el centro de datos tienen menos de 100 metros. Sin embargo, para los pocos clientes que tienen canales de hasta 300 metros de longitud, habrá varias combinaciones de fibra y transceptor para proporcionar el rango necesario, asegurando que la conectividad multimodo implementada hoy en el centro de datos seguirá siendo valiosa en el futuro.
| Rango | Tipo/transceptor de fibra multimodo 40G | Tipo/transceptor de fibra multimodo 100G |
| ≤ 100m | OM4/SR4 OM4/BiDi OM4/SWDM |
OM4/SR4 OM4/BiDi OM4/SWDM |
| >100-500 m | OM4/eSR4 OM4/SR4 OM4/BiDi* OM4/SWDM |
OM4/eSR4 OM4/SWDM |
Tabla 1: Escenarios previstos para la implementación de transceptores y multimodo
Nota: OM3 no se muestra en la tabla por simplicidad. Contacta con Corning para obtener orientación específica sobre OM3.
*BiDi hasta 200 m con las soluciones EDGE y EDGE8 de Corning.
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